Фото: із відкритих джерел
Дослідники Каліфорнійського університету в Мерседі (UC Merced) запускають проєкт для впровадження матеріалів, що можуть поглинати ультрафіолет і перетворювати його на видиме світло, корисне для росту рослин у теплицях Центральної долини Каліфорнії.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Hortidaily.
Команда UC Merced оголосила про старт проєкту, який має наблизити до практичного застосування так звані світлоналаштовувальні матеріали для теплиць і затінювальних конструкцій у Центральній долині Каліфорнії. Регіон вирощує значну частку продовольства США, але працює в умовах зростаючого тиску спеки та посухи, а також змін сезонності.
Проєкт очолюють професори хімії Грант Грачіан (Hrant Hratchian) і Раян Бакстер (Ryan Baxter). Роботи підтримує ініціатива Fresno–Merced Farms Food Future (F3) Initiative в межах UC Merced iCREATE (award no. 07 79 07913). За даними університету, напрацювання спираються на кількарічні фундаментальні дослідження сполук, здатних з «незвичною точністю» поглинати певні довжини хвиль світла.
Чому це важливо для теплиць
У матеріалі наголошується, що рослини використовують сонячне світло нерівномірно: фотосинтез переважно «працює» на червоному та синьому діапазонах. Натомість ультрафіолет може стресувати культури та пришвидшувати деградацію пластикових матеріалів, з яких виготовляють тепличні покриття.
Звичайні тепличні плівки здебільшого пасивні: вони можуть частково блокувати УФ, але не здатні перенаправляти цю енергію або налаштовуватися під конкретні культури, клімат чи сезон. Підхід UC Merced, як описано в повідомленні, передбачає інше: майбутні матеріали мають поглинати УФ, який інакше був би «втрачений або шкідливий», і перетворювати його на довжини хвиль, що сприяють росту рослин.
Як працює підхід: «push–pull» хромофори
В основі розробки — клас «push–pull» хромофорів. Це молекули з двох частин: одна «донорує» електрони, інша — «приймає». Така асиметрія, за описом дослідників, і визначає фотохімічні властивості.
Коли на молекулу потрапляє сонячне світло, вона поглинає конкретний «зріз» ультрафіолетового спектра та спрямовує енергію в контрольоване молекулярне перетворення, після чого решта енергії вивільняється як видиме світло. Змінюючи кілька атомів з обох боків молекули, команда може зсувати «вікна» поглинання та випромінювання в широкому діапазоні — фактично отримуючи механізм налаштування того, яке світло поглинається і з якою частотою (довжиною хвилі) випромінюється.
Наступний етап: моделювання та підготовка до польового застосування
Постдок-дослідник Алі Абу Така (Ali Abou Taka) відповідає за комп’ютерне моделювання та характеризацію, які мають спрямувати наступну фазу — перенесення молекул у матеріали, придатні для розгортання «в полі».
Для виробників тепличної продукції потенційна цінність такого підходу — у можливості активніше керувати спектром світла всередині споруди: зменшувати небажаний вплив УФ і водночас підсилювати частку діапазонів, що підтримують фотосинтез. Утім, у повідомленні йдеться саме про дослідницький проєкт і перехід до прикладного етапу, а не про готовий комерційний продукт.